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附件：基于MapInfo的煤矿顶板管理与控制专家系统设计张三1李四2（1.河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454003；2.河南理工大学资源与环境学院，河南焦作454003）摘要：本文介绍了以MapInfo为开发平台，VisualBasic6.0作为开发工具的煤矿顶板管理与控制专家系统的设计与实现。首先，结合煤矿对顶板管理与控制的实际需要，进行需求分析和可行性分析，其次，介绍了系统结构、数据库设计、软件开发方案和系统功能设计。最后，根据系统设计介绍了系统功能的实现过程。系统以工作面和巷道围岩矿压观测为基础，借助专家系统思想，分析矿压显现规律，最终确定工作面和巷道的支护方式及相应的支护参数，必将改变以设计人员主观经验为依据的传统设计思想，为确定工作面和巷道顶板控制方法提供科学依据。关键词：顶板管理；专家系统；地理信息系统；MapInfo；VB中图分类号：TD76文献标识码：ADesignofexpertsystemaboutcoalmineroofcontrolandmanagementbasedonMapInfoSONGJin-xing1LIUYu-fang2WENGuang-chao2（1.SchoolofEnergyScienceandEngineering,HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454003，China；2.InstituteofResourceandEnvironment,HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454003，China）Abstract：ThispapershowsthedesignandrealizationofexpertsystemaboutcoalmineroofcontrolandmanagementbyMapInfoandVisualBasic6.0.First,requirementandfeasibilityanalysisarecarriedoutonthebasisofthedemandofroofcontrolandmanagementbycoalmine.Then,thispaperintroducessystemstructure,databasedesign,softwaredevelopmentprojectandsystemfunctiondesign.Intheend,therealizationprocessofsystemfunctionisintroducedaccordingtosystemdesign.Mineralpressureobservationofcoalfaceandtunnelsurroundingrockisthefoundationofthesystem.Thesoftwareanalysesregularityofmineralpressureappearingbymeansofexpertsystemthought,andfinallydeterminedthesupportmethodofcoalfaceandtunnelaswellasthecorrespondingsupportparameters.Itwillsurelychangetraditionaldesignthoughtbasedondesignersubjectiveexperienceandprovideascientificbasisfortheroofcontrolmethodofcoalfaceandtunnel.Keywords：Roofcontrol;Expertsystem;GIS;MapInfo;VB作者简介：张三(1980-)，男，河南安阳人，在读研究生，主要从事地球探测与信息技术方面的教学和研究。E-Mail：zhangsan@hpu.edu.cn方正大标宋小二号字体段前段后1行A4页面，页边距上下各2.5cm左右2.8cm正文宋体5号,行间距多倍行间距1.2小四号楷体六号宋体五号楷体五号黑体五号黑体,段前0.5行三号TimesNewRoman五号TimesNewRoman六号TimesNewRoman小五号TimesNewRoman单倍行距小五号加粗TimesNewRoman1引言多年以来，我国对煤矿顶板控制技术进行了大量的研究，已经取得了一定的成果，但还存在一系列的问题：在煤炭开采过程中，巷道和工作面顶板管理与控制没有统一的模式，也没有精确的力学计算方法可以遵循；大多数煤矿顶板控制设计还是依靠经验来进行，这种传统设计方法具有局限性并存在一定的盲目性，很难做到安全控制顶板，往往造成顶板事故多，支护效率低，经济效益差的局面[1-2]。为了解决这一系列问题，有必要设计一套煤矿顶板管理与控制专家系统软件。煤矿顶板管理与控制专家系统是解决煤矿矿压观测及数据处理、顶板管理与控制，实现顶板管理质量标准化的计算机智能软件，系统利用专家经验，借助计算机技术，能够很好的解决巷道与回采工作面顶板管理与控制问题，实现顶板管理质量标准化、支护方式科学化，对有效保证煤矿的安全生产，促进煤矿安全质量标准化管理工作具有十分重要的意义。2系统规划2.1需求分析根据调查研究，结合煤矿对顶板管理与控制的实际需要，实现煤矿顶板管理与控制专家系统的开发，主要包括以下几项内容：（1）以图形方式显示煤矿巷道开拓方式与基本布局。（2）实现岩层力学参数、巷道基本信息、普采工作面基本信息和综采工作面基本信息的录入和维护，这些信息是统计分析的基础数据。（3）具备矿压观测与分析功能，主要包括巷道、普采工作面和综采工作面的矿压观测、分析、预测预报和报表的输出。（4）可以按图形、属性等不同方式对基础数据和矿压观测信息进行浏览、查询，并提供报表预览、打印、转存等功能。（5）根据基础数据和矿压观测信息自动生成各种统计数据，生成折线图，并根据统计结果对工作面和巷道的支护质量进行总体评价，提出意见和建议。（6）具有一个丰富的图形库和实时编辑矿压观测点和锚杆分布的功能。（7）具备自动生成开采煤层顶底板岩层柱状图功能。（8）实现数据备份、数据恢复、系统初始化等功能，确保数据的安全。（9）具备用户管理、系统帮助、系统主要参数设置等功能。明确了需求分析之后，将对系统的可行性进行分析。表1测深断面线和测深点间距表Tab.1Translatethetitle测图比例尺测深断面线间距/m测深点间距/m等高距/m1：100015~2512~150.51：200020~5015~2511：500080~13040~8011：10000200~25060~10012.2可行性分析近年来，随着GIS理论的不断发展，GIS技术的不断成熟，以GIS技术为基础的地矿方面的管理系统正逐渐运用于现代煤矿企业的管理中，并且取得了良好的社会和经济效益。近年来，我国四号黑体段前段后0.3行五号黑体加粗段前段后0.3页码小五号TimesNewRoman三线表表名小五号单倍行距居中煤矿安全生产形势总体平稳，但顶板事故居高不下，顶板事故约占事故总起数的一半以上，如何较好地解决巷道与回采工作面顶板管理与控制问题，实现顶板管理质量标准化、支护方式科学化，保证煤矿的安全生产，成为社会关心的热点问题。结合煤矿对顶板管理与控制的实际需要，综合考虑需求分析，认为该系统应具备煤矿巷道电子地图编辑与浏览、系统维护、矿压基本观测与分析、巷道支护、工作面管理和控制、数据管理、查询和帮助等功能，而这几方面的研究与开发均可通过GIS集成二次技术来实现[3]。3系统设计基于MapInfo的煤矿顶板管理与控制专家系统的设计思路是在煤矿信息数字化的基础上进行定量化、网络化、可视化和智能化，最终实现实用化。具体实现过程概括如下：首先收集矿区岩层岩性的空间及属性特征资料、岩层力学参数、矿压观测点信息及观测数据、巷道基本信息、工作面基本信息等内容,整理分析,进行资料的归类。在此基础上，建立空间数据库与属性数据库，依靠可视化开发平台VB和MapInfo软件进行地理信息系统集成二次开发，完成空间数据的管理、图形图像数据的操作与编辑、空间分析、以及图形图件的导入与输出等GIS功能；利用统计学方法，完成煤矿顶板管理与控制、巷道支护等功能；同时收集矿山压力数据，寻找矿压变化规律，作为专家系统知识库的主要来源。3.1系统结构设计3.1.1专家系统概述专家系统是一个包含着知识和推理的具有智能性的计算机程序，其内部含有大量专门领域的专家的知识和经验，拥有类似人类专家思维的推理能力，能够利用专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的问题。专家系统与一般的计算机程序的最本质的区别在于：专家系统所解决的问题一般没有算法解，并且往往是要在不完全、不精确或不确定的信息基础上做出结论。一般的专家系统包括综合数据库、知识库、推理机、解释器及知识获取五个部分，它的结构如图1所示（其中箭头方向为数据流动的方向）。自1986年Feigenbatun等人研制成功第一个专家系统DENDRL以来，专家系统技术已经获得了迅速发展，并广泛应用于医疗诊断、语音识别、图像处理、金融决策、地质勘探、石油化工、数学、军事、计算机设计等领域[4]。用户专家人机交互界面知识获取解释器综合数据库知识库推理机专家系统图1专家系统结构Fig.1Expertsystemstructure参考文献[1]苑明军,王玉成,姜兴国.我国煤矿顶板管理发展现状[J].煤炭技术,2008,(3),3~5.五号楷体段前段后0.3行图名小五号单倍行距居中五号黑体[2]彭林军.煤矿回采巷道矿山压力控制与支护研究[J].西北煤炭,2008,(2),54~56.[3]刘明微.GIS和专家系统集成技术的研究[D].重庆市:西南农业大学,2002.[4]王申.专家系统的结构和应用[M].浙江大学出版社,1994.[5]宋金星,刘玉芳.基于MapInfo的煤层气井数字化管理系统设计[J]河南理工大学学报（自然科学版）,2008,27(02):211~216.[6]张峰,秦庚仁,刘久艳.VB与MapInfo结合进行地理信息系统（GIS）二次开发[J].煤,2004,13(5):7~8.[7]宋金星,刘玉芳,苏现波,李金海,魏庆喜.基于MapX的煤层气井数字化管理系统设计[C]//2008年国际信息技术与环境系统科学学术会议论文集.北京:电子工业出版社,2008.292~296.[8]王子君.基于C/S模式的煤矿顶板管理与控制专家系统[J].煤矿安全,2007,(4).45~47小五号宋体悬挂缩进